¿Cómo se detecta la materia oscura?

¿Qué métodos utilizamos para detectar la Materia Oscura ?

Si entiendo correctamente, debido a la falta de interacción electromagnética, debería poder atravesar la materia normal casi como a través del vacío, ya que la estructura de la materia fuera de los núcleos (relativamente pequeños) se basa en las interacciones electromagnéticas entre los átomos y dentro de los átomos. Tampoco exhibe las fuerzas Fuertes que unen los núcleos, haciéndolos algo "transparentes" también.

Actúa gravitacionalmente, pero eso es difícil de detectar si no hay objetos observables afectados por la gravedad allí, y exhibe interacciones débiles, que solo afectan muy levemente a los núcleos de los átomos.

Entonces, ¿qué miden directamente los detectores de materia oscura, derivando la densidad de la materia oscura de la medición?

La palabra "oscuro" significa que no se detecta. "Oscuro" es como los astrónomos/cosmólogos llaman a todo lo que no pueden ver, pero cuya existencia infieren de otras observaciones.
@jameslarge: última oración de la pregunta. ¿QUÉ otras observaciones? Específicamente en escalas de distancias pequeñas (radio del sistema solar ~ distancia táctil), ya que hemos mapeado concentraciones del tamaño de galaxias y más grandes con bastante precisión.
Vea la respuesta de Martin (abajo). Especialmente, la parte sobre las velocidades de rotación de los objetos en otras galaxias.

Respuestas (2)

Hasta el momento, no existe un detector de materia oscura que mida directamente las densidades de materia oscura. Usted señala el problema principal: si la materia oscura no interactúa en absoluto excepto a través de la gravitación, ¿cómo podemos medirla? No creo que podamos. Sin embargo, no sabemos que la materia oscura no interactúa en absoluto, simplemente porque no sabemos qué es realmente la materia oscura. Definitivamente no interactúa mucho, pero ¿no en absoluto? Hay muchas propuestas sobre lo que finalmente será la materia oscura y la mayoría de estas propuestas hacen predicciones que uno puede medir.

Por lo tanto, hay muchos ejemplos de medidas propuestas de materia oscura, como Xenon1T, que se basan en varias propuestas de lo que realmente es la materia oscura. Xenon1T, por ejemplo, supone que la materia oscura consiste en un nuevo tipo de partículas que interactúan, solo que muy, muy débilmente (mucho más débilmente que los neutrinos. Por lo tanto, se denominan "partículas que interactúan débilmente", también llamadas "WIMP"). Discutí algunos enfoques diferentes para medir directamente la materia oscura aquí . Hasta el momento, ninguno de ellos ha proporcionado evidencia concluyente de haber medido la "materia oscura".

Entonces, ¿cómo sabemos la densidad de la materia oscura? Bueno, siempre es indirectamente. Tome una galaxia: puede medir la velocidad de rotación de los objetos en una galaxia y, a partir de la velocidad de los objetos a varias distancias del centro galáctico, puede inferir la densidad de masa. Ahora resta lo que PUEDE ver, es decir, la masa bariónica habitual y nota que esto no es suficiente. El resto se denomina simplemente "materia oscura", porque obviamente no podemos verla y no sabemos qué es...

Y esta es solo una forma. Hay muchas otras áreas donde debe haber más materia de la que la gente puede "ver" (ver Wikipedia para más áreas).

Como se señaló en los comentarios, hubo una ráfaga de noticias sobre nuestro sistema solar e incluso sobre todos los planetas que tienen "pelo", filamentos muy densos de materia oscura. Sin embargo, esta idea (ver este artículo ) no es el resultado de mediciones directas, sino que se deriva de cálculos numéricos y analíticos.

Está bien a escala galáctica donde hay mucha materia (y como resultado exhibe mucha gravedad) y muchos objetos afectados por ella. Pero, ¿cómo podemos detectar características como " pelo alrededor de estrellas y planetas "?
Nada de esto ha sido medido. El documento al que se refiere ( arxiv.org/abs/1507.07009 ) se basa en simulaciones numéricas, en otras palabras: estas son solo predicciones. Sin embargo, las predicciones son interesantes, porque si hubiera un montón de materia oscura cerca, tal vez podríamos enviar sondas allí y encontrar algo nuevo que nos ayudara a explicarlo.
Sí, excepto que la sonda podría estar sentada en cuclillas en medio de una nube súper densa de materia oscura y aún así no detectar nada si no tenemos detectores que puedan capturarlo directamente o medirlo al alcance de la mano.
@SF: Sí, y les digo que a partir de ahora, no tenemos tales detectores. Todavía nunca hemos detectado directamente la materia oscura. Enlacé a una página donde brindé una pequeña descripción general sobre varios enfoques para medir directamente la materia oscura (basado en varias propuestas teóricas), pero ninguno de ellos ha detectado nada sin ambigüedades todavía.
Oh. Malinterpreté su "Nada de esto ha sido medido" creyendo que no fue medido porque nunca pusimos nuestros instrumentos cerca de una concentración significativa, no es que no tengamos ningún instrumento que estemos bastante seguros de que debería funcionar .
@SF: Me alegro de que pudiéramos aclarar esto. Editaré mi publicación para que quede más claro, gracias por señalar esto. Sí, el problema básico sigue siendo que no sabemos qué es la materia oscura, por lo que no podemos medirla directamente. Si supiéramos qué propuesta es probablemente la correcta, tal vez podríamos construir un detector y luego enviarlo al lugar donde el documento predice grandes concentraciones y luego podríamos encontrar algo, pero esto podría ser muy costoso, por lo que necesitamos tener MUY buenos evidencia de que el detector medirá cualquier cosa. Y no tenemos eso...
... o un vuelo espacial significativamente más barato :)

No existe una forma directa de medir la materia oscura. En SUSY y otras teorías, las partículas de materia oscura pueden interactuar con la materia bariónica [wiki] https://en.wikipedia.org/wiki/Supersymmetry#Dark_matter ), pero esto no tiene consecuencias a escala cosmológica. La única forma de medir la materia oscura es analizando las propiedades de la materia bariónica y ver las dispersiones de velocidad de las galaxias suponiendo que la materia bariónica es "observable". Las partículas de materia oscura pueden ser frías, calientes o templadas.

Lo que estás diciendo es que necesitamos una explicación para dar cuenta de las anomalías gravitacionales y que la materia oscura es una forma de explicar la anomalía. Y la forma en que medimos la materia oscura es por la cantidad de la anomalía. Un poco de razonamiento circular, ¿no?
De hecho, medimos la materia oscura indirectamente. Sin embargo, el modelo estándar actual tiene algunos problemas, uno de ellos es el problema de CP y los axiones se introdujeron para resolver este problema. Los axiones podrían contar como partículas de materia oscura fría (no relativista). enlace
El modelo estándar también tiene otros problemas, como lidiar con la gravedad. Se está asumiendo que debe haber alguna masa invisible sin ninguna verificación independiente. Si no se puede realizar una verificación independiente, ¿aún se aceptaría la materia oscura como una explicación viable?
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